电子元器件抗ESD损伤的基础知识.doc

引 言 4 第1 章 电子元器件抗ESD损伤的基础知识 5 1.1 静电和静电放电的定义和特点 5 1.2 对静电认识的发展历史 6 1.3 静电的产生 6 1.3.1 摩擦产生静电 7 1.3.2 感应产生静电 8 1.3.3 静电荷 8 1.3.4 静电势 8 1.3.5 影响静电产生和大小的因素 9 1.4 静电的来源 10 1.4.1 人体静电 10 1.4.2 仪器和设备的静电 11 1.4.3 器件本身的静电 11 1.4.4 其它静电来源 12 1.5 静电放电的三种模式 12 1.5.1 带电人体的放电模式(HBM) 12 1.5.2 带电机器的放电模式（MM） 13 1.5.3 充电器件的放电模型 13 1.6 静电放电失效 15 1.6.1 失效模式 15 1.6.2 失效机理 15 第2章 制造过程的防静电损伤技术 19 2.1 静电防护的作用和意义 19 2.1.1 多数电子元器件是静电敏感器件 19 2.1.2 静电对电子行业造成的损失很大 20 2.1.3 国内外企业的状况 22 2.2 静电对电子产品的损害 23 2.2.1 静电损害的形式 23 2.2.2 静电损害的特点 23 2.2.3 可能产生静电损害的制造过程 24 2.3 静电防护的目的和总的原则 24 2.3.1 目的和原则 24 2.3.2 基本思路和技术途径 25 2.4 静电防护材料 26 2.4.1 与静电防护材料有关的基本概念 26 2.4.2 静电防护材料的主要参数 27 2.5 静电防护器材 27 2.5.1 防静电材料的制品 27 2.5.2 静电消除器（消电器、电中和器或离子平衡器） 29 2.6 静电防护的具体措施 31 2.6.1 建立静电安全工作区 31 2.6.2 包装、运送和存储工程的防静电措施 33 2.6.3 静电检测 33 2.6.4 静电防护的管理工作 35 第3章 抗静电检测及分析技术 37 3.1 抗静电检测的作用和意义 37 3.2 静电放电的标准波形 37 3.3 抗ESD检测标准 39 3.3.1 电子元器件静电放电灵敏度（ESDS）检测及分类的常用标准 39 3.3.2 标准试验方法的主要内容（以MIL-STD-883E 方法3015.7为例） 40 3.4 实际ESD检测的结果统计及分析 42 3.4.1 试验条件 42 3.4.2 ESD评价试验结果分析 42 3.5 关于ESD检测中经常遇到的一些问题 43 3.6 ESD损伤的失效定位分析技术 44 3.6.1 端口I－V特性检测 44 3.6.2 光学显微观察 44 3.6.3 扫描电镜分析 45 3.6.4 液晶分析 46 3.6.5 光辐射显微分析技术 47 3.6.6 分层剥离技术 47 3.6.7 小结 48 3.7 ESD和EOS的判别方法讨论 48 3.7.1 概念 48 3.7.2 ESD和EOS对器件损伤的分析判别方法 48 第4 章 电子元器件抗ESD设计技术 51 4.1 元器件抗ESD设计基础 51 4.1.1抗ESD过电流热失效设计基础 51 4.1.2抗场感应ESD失效设计基础 52 4.2元器件基本抗ESD保护电路 52 4.2.1基本抗静电保护电路 52 4.2.2对抗静电保护电路的基本要求 53 4.2.3 混合电路抗静电保护电路的考虑 54 4.2.4防静电保护元器件 54 4.3 CMOS电路ESD失效模式和机理 54 4.4 CMOS电路ESD可靠性设计策略 55 4.4.1 设计保护电路转移ESD大电流。 55 4.4.2 使输入/输出晶体管自身的ESD阈值达到最大。 56 4.5 CMOS电路基本ESD保护电路的设计 56 4.5.1 基本ESD保护电路单元 56 4.5.2 CMOS电路基本ESD保护电路 57 4.5.3 ESD设计的辅助工具－TLP测试 58 4.5.4 CMOS电路ESD保护设计方法 60 4.5.5 CMOS电路ESD保护电路示例 61 4.6 工艺控制和管理 63 参考文献： 65 引 言 随着电子元器件技术的发展，静电对元器件应用造成的危害越来越明显。 一方面，电子元器件不断向轻、薄、短、小、高密度、多功能等方向发展，因而元器件的尺寸越来越小，尤其是微电子器件，COMS IC中亚微米栅已进入实用化，栅条宽度达到0.18um，栅氧厚度为几个nm或几十个?，栅氧的击穿电压小于20V。尺寸的减小，就使电子元器件对静电变得更加敏感。而大量新发展起来的特种器件如GaAs 单片集成电路（MMIC）、新型的纳米器件以及高频声表面